具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構制造技術

本實用新型專利技術涉及一種具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構。本實用新型專利技術所要解決的技術問題是提供一種適合于近海及潮間帶海域的具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構，具有廉價、可靠、施工快速、簡便的特點。解決該問題的技術方案是：所述基礎結(jié)構為４～７樁整體鋼構架結(jié)構，包括豎直設置的外圍的鋼套管和中央的連接段鋼管，所述鋼套管內(nèi)固結(jié)連接鋼管樁，連接段鋼管底部也固定連接１根鋼管樁，鋼管樁下端伸入至海床以下持力層；鋼套管通過斜向的上部鋼管和水平向的下部鋼管與連接段鋼管相連，此外，鋼套管之間在水平方向連有水平鋼管；所述連接段鋼管的上端通過法蘭與塔筒固定連接。本實用新型專利技術可用于海上風力發(fā)電。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及一種具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構，屬于海上風力發(fā)電行業(yè)土木工程

技術介紹
在我國，風力發(fā)電行業(yè)是一個新興的行業(yè)。上世紀八十年代起，我國引進國外技術逐步在國內(nèi)建設風力發(fā)電場，2000年以后，由于國家鼓勵對可再生能源的開發(fā)和利用，使國內(nèi)風力發(fā)電行業(yè)得到迅速發(fā)展。到目前為止，我國已經(jīng)在內(nèi)蒙古、新疆、河北及東部沿海地區(qū)建成了一大批陸上風電場。但隨著風電產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，土地資源緊張、與當?shù)仄渌a(chǎn)業(yè)的予盾等問題已日漸顯現(xiàn)，而我國擁有漫長的海岸線，海域蘊藏有豐富的風能資源，近年來，海上風電得到快速的發(fā)展。由于海上自然環(huán)境的特殊性，普通的陸上施工機械和施工方法將不能使用，陸上常規(guī)的風電機組基礎結(jié)構不便于用在海上。海上的風電機組基礎要解決防潮水、防海浪、軟弱地基、海水腐蝕、快速施工等一系列問題。因為目前缺乏海上風電場的建設經(jīng)驗，尚沒有找到一種廉價、可靠的基礎解決方案，常規(guī)的混凝土承臺澆筑方式海上施工作業(yè)量大，受天氣影響大，施工周期長。尤其對于東南沿海潮間帶海域，傳統(tǒng)的陸上和海上設備較難進場，海床面潮汐漲落頻繁，可供施工作業(yè)的時間更短。
技術實現(xiàn)思路
本技術要解決的技術問題是：基于我國沿海的近海及潮間帶環(huán)境條件，提供一種適合于近海及潮間帶海域的具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構，具有廉價、可靠、施工快速、簡便的特點。本技術所采用的技術方案是：具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構，其特征在于：所述基礎結(jié)構為4～7樁整體鋼構架結(jié)構，包括豎直設置的外圍的鋼套管和中央的連接段鋼管，所述鋼套管內(nèi)固結(jié)連接鋼管樁，連接段鋼管底部也固定連接1根鋼管樁，鋼管樁下端伸入至海床以下持力層；鋼套管通過斜向的上部鋼管和水平向的下部鋼管與連接段鋼管相連，此外，鋼套管之間在水平方向連有水平鋼管；所述連接段鋼管的上端通過法蘭與塔筒固定連接。所述鋼套管與鋼管樁之間由灌漿材料粘結(jié)固定。所述連接段鋼管可按等管徑或變管徑設計，直徑為4000～5000mm，其頂面高于最高潮位。連接段鋼管的頂部設置檢修平臺。所述鋼管樁的直徑為800～2700mm；上部鋼管的直徑為600～2200mm；下部鋼管的直徑為500～1600mm；水平鋼管的直徑為400～1400mm。本技術的有益效果是：(1)鋼構架在工廠預制，質(zhì)量易保證，并采用整體安裝，海上作業(yè)量小、作業(yè)時間短；(2)單個基礎打入4～7根鋼管樁，呈中央和外圍相結(jié)合-->布置，受力均勻，穩(wěn)定性好，并利用國內(nèi)現(xiàn)有設備沉樁，施工工藝成熟；(3)鋼構架均為圓形鋼管組成，波浪力較小，尤其對近海海域，鋼構架位于水下，波浪荷載較大的區(qū)域僅為單根鋼管，可較大限度的減少浪壓力的作用；(4)鋼管樁與連接段間采用灌漿材料連接，施工簡便，并且可以適應現(xiàn)場施工誤差；(5)基礎為全鋼結(jié)構，結(jié)合犧牲陽極的陰極保護與涂層防護的防腐蝕措施，施工工藝成熟，質(zhì)量易保證。附圖說明圖1是本技術應用于近海或潮間帶海域的立面圖。圖2是本技術實施例1(4樁)應用于近海或潮間帶海域的平面圖。圖3是本技術實施例2(5樁)應用于近海或潮間帶海域的平面圖。圖4是本技術實施例3(6樁)應用于近海或潮間帶海域的平面圖。圖5是本技術實施例4(7樁)應用于近海或潮間帶海域的平面圖。具體實施方式(1)實施例1：如圖1、圖2所示，本例為應用于海上風電機組的4樁鋼構架基礎結(jié)構，它包括3根豎直的鋼套管2，呈等邊三角形排列，相鄰套管間距為18000mm，其內(nèi)是與鋼套管通過灌漿材料粘結(jié)固定的鋼管樁1。該基礎結(jié)構的中央是一豎直設置的等管徑或變管徑的連接段鋼管6，其底部也固定連接1根鋼管樁1，連接方式包括螺栓連接、灌漿連接或焊接等，如果采用大直徑等管徑的連接段鋼管，則在連接位置還必須設置加強固定的部件。本例鋼管樁1的直徑均為2100mm，鋼管樁下端打入至海床以下持力層，樁長需根據(jù)風電機組基礎所處的地質(zhì)與水文條件、風電機組的大小而定。鋼套管2與連接段鋼管6之間，焊有3根直徑為1600mm的斜撐的上部鋼管3，并焊有3根直徑為1300mm的下部鋼管4，下部鋼管4可根據(jù)需要設置為斜撐或水平向，本例按水平向設計。此外，鋼套管2之間有3根直徑為1000mm的水平鋼管5焊接相連。下部鋼管4和上部鋼管3的里端均與中間豎直的連接段鋼管6焊接固定，連接段鋼管的上端通過法蘭與塔筒8固定連接。圖1是按等管徑設計的大直徑連接段管鋼6，直徑4300，連接段鋼管的頂面應高于最高潮位，以保證風電機組的電氣設備不受海浪影響。連接段鋼管的頂部設置檢修平臺7，檢修平臺用于運行期維護和檢修。本實施例的鋼構架及鋼管樁1分別在工廠整體加工制作，運到現(xiàn)場后鋼構架由起重設備整體安裝，鋼管樁由打樁船打樁。根據(jù)水深情況，可先安裝鋼構架，調(diào)平完畢后，沿鋼套管位置進行打樁；也可先打樁，之后將鋼構架整體套接在鋼管樁上，再進行調(diào)平。鋼套管與鋼管樁間的間隙采用灌注灌漿材料，灌漿材料固化后即鋼管樁和連接筒牢固的粘接在一起。(2)實施例2：如圖1、圖3所示，本例為應用于海上風電機組的5樁鋼構架基礎結(jié)構，它包括4根豎直的鋼套管2，呈正方形排列，相鄰套管間距為15000mm，外圍4根鋼套管內(nèi)通過灌漿材料粘結(jié)固定鋼管樁1，基礎結(jié)構中央的連接段鋼管6底部也通過螺栓、灌漿或焊接等固定連接1根鋼管樁，鋼管樁的直徑為1700mm，鋼管樁下端打入至海床以下持力層。鋼套管2-->與連接段鋼管6之間，焊有4根直徑為1400mm的斜撐的上部鋼管3，并焊有4根直徑為1200mm的水平的下部鋼管4。鋼套管2之間有4根直徑為800mm的水平鋼管5焊接相連。其余結(jié)構及施工方式和例1相同，不再重復描述。(3)實施例3：如圖1、圖4所示，本例為應用于海上風電機組的6樁鋼構架基礎結(jié)構，呈五邊形排列，外圍有5根豎直的鋼套管2，相鄰套管間距為12000mm，每個鋼套管內(nèi)通過灌漿材料粘結(jié)固定鋼管樁1，在基礎結(jié)構中央的連接段鋼管6底部也固結(jié)連接1根鋼管樁，鋼管樁的直徑為1300mm，鋼管樁下端打入至海床以下持力層。鋼套管2與連接段鋼管6之間，焊有5根直徑為1200mm的上部鋼管3，并焊有5根直徑為1000mm的下部鋼管4。鋼套管2之間有5根直徑為700mm的水平鋼管5焊接相連。其余結(jié)構及施工方式和例1相同，不再重復描述。(4)實施例4如圖1、圖5所示，本例為應用于海上風電機組的7樁鋼構架基礎結(jié)構，呈六邊形排列，外圍有6根豎直的鋼套管2，相鄰套管間距為10000mm，每根鋼套管通過灌漿材料粘結(jié)固定鋼管樁1，在基礎結(jié)構中央的連接段鋼管6底部也固結(jié)連接1根鋼管樁，鋼管樁的直徑為1100mm，鋼管樁下端打入至海床以下持力層。鋼套管2與連接段鋼管6之間，焊有6根直徑為900mm的上部鋼管3，并焊有6根直徑為700mm的下部鋼管4。鋼套管2之間有6根直徑為600mm的水平鋼管5焊接相連。其余結(jié)構及施工方式和例1相同，不再重復描述。本技術用于單機容量為1.5～6.0MW的海上風電機組基礎結(jié)構，上述四個實施例重點針對2.0MW風電機組荷載情況提出，其相關尺寸還可根據(jù)實際海床地質(zhì)、海洋水文條件、施工能力等有所調(diào)整。采用本結(jié)構后，風電機組基礎可適應0～30m深度的海上環(huán)境，基礎不均勻沉降和水平位移都可以得到有效控制，且海上施工本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構，其特征在于：所述基礎結(jié)構為４～７樁整體鋼構架結(jié)構，包括豎直設置的外圍的鋼套管（２）和中央的連接段鋼管（６），所述鋼套管（２）內(nèi)固結(jié)連接鋼管樁（１），連接段鋼管（６）底部也固定連接１根鋼管樁（１），鋼管樁下端伸入至海床以下持力層；鋼套管（２）通過斜向的上部鋼管（３）和水平向的下部鋼管（４）與連接段鋼管（６）相連，此外，鋼套管（２）之間在水平方向連有水平鋼管（５）；所述連接段鋼管（６）的上端通過法蘭與塔筒（８）固定連接。

【技術特征摘要】
1.一種具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構，其特征在于：所述基礎結(jié)構為4～7樁整體鋼構架結(jié)構，包括豎直設置的外圍的鋼套管(2)和中央的連接段鋼管(6)，所述鋼套管(2)內(nèi)固結(jié)連接鋼管樁(1)，連接段鋼管(6)底部也固定連接1根鋼管樁(1)，鋼管樁下端伸入至海床以下持力層；鋼套管(2)通過斜向的上部鋼管(3)和水平向的下部鋼管(4)與連接段鋼管(6)相連，此外，鋼套管(2)之間在水平方向連有水平鋼管(5)；所述連接段鋼管(6)的上端通過法蘭與塔筒(8)固定連接。2.根據(jù)權利要求1所述的具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構，其特征在于：所述鋼套管(2)與鋼管樁(1)之間由灌漿材料粘結(jié)固定。3.根據(jù)權利要求1所述的具有中心樁的多樁鋼構架海上風電機組基礎結(jié)構，其特征在于：所述連接段鋼管(6)為等管徑或...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：鄭永明，周永，孫杏建，姜貞強，張春生，方滔，賈獻林，郇彩云，俞華鋒，羅金平，高禮洪，
申請(專利權)人：中國水電顧問集團華東勘測設計研究院，
類型：實用新型
國別省市：86[中國|杭州]